Какая файловая система используется в dvd носителях кратко

Обновлено: 04.07.2024

Вы здесь: Главная Устройства оптического хранения данных Файловые системы CD-ROM Стандарты и форматы DVD

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

Арифметико логическое устройство (АЛУ)
Страничный механизм в процессорах 386+. Механизм трансляции страниц
Организация разделов на диске
Диск Picture CD
White Book/Super Video CD
Прямой доступ к памяти, эмуляция ISA DMA (PC/PCI, DDMA)
Карты PCMCIA: интерфейсы PC Card, CardBus
Таблица дескрипторов прерываний
Разъемы процессоров
Интерфейс Slot A

Стандарты и форматы DVD

Стандарты DVD, как и стандарты компакт-дисков, опубликованы в справочниках, изданных форумом DVD или другими компаниями, такими как Альянс DVD+RW. Стандарты DVD-Video и DVD-ROM уже давно определены и поддерживаются всеми приводами DVD независимо от их возраста. В частности, Форум DVD разработал следующие стандарты.

DVD-RAM. Позволяет сохранять и удалять файлы без какого-либо дополнительного программного обеспечения.
DVD-R. Стандарт однократно записываемых дисков DVD.
DVD-RW. Стандарт перезаписываемых дисков DVD.

После выхода этих стандартов новосозданный Альянс DVD+RW разработал следующие спецификации.

DVD+RW. Перезаписываемые DVD с поддержкой связывания без потерь.
DVD+R. Однократно записываемые диски DVD.

Первые приводы перезаписываемых DVD поддерживали только один из стандартов: либо DVD+RW, либо DVD-RW. В настоящее время любой привод DVD поддерживает стандарты DVD+/-/R/RW, а так называемые приводы “Super Multi”, выпущенные компанией LG, поддерживают еще и носители DVD-RAM. В результате сегодня вы можете выбрать любой носитель, который сочтете наилучшим для решения конкретной задачи.

В таблице перечислены все известные стандарты и емкости DVD.

Накопители DVD полностью обратно совместимы, а значит, могут использоваться для считывания и проигрывания современных компакт-дисков. При считывании компакт-дисков производительность DVD соответствует скорости 40x (или даже больше) накопителя CD-ROM. Таким образом, желающие заменить свой старый CD-ROM могут воспользоваться накопителем DVD. Перезаписывающие устройства DVD полностью поддерживают формат CD и на сегодняшний день практически полностью вытеснили приводы CD-RW с рынка, так как стали занимать одну ценовую категорию. Основной причиной использования носителей CD, а не DVD, является их практически полная универсальность и совместимость со всеми старыми и новыми системами (особенно это относится к дискам CD-R).

Продолжается развитие технологий Blu-Ray и HD-DVD, и на рынке теперь доступны перезаписывающие приводы Blu-Ray с обратной совместимостью с CD и DVD. Эти устройства пока значительно дороже своих DVD-собратьев. К тому же пока на рынке не появятся недорогие носители этих стандартов и он не наполнится фильмами, записанными на этих дисках, доля устройств этих технологий на рынке будет оставаться крайне низкой.

DIVX (этот стандарт больше не поддерживается)

DIVX (Digital Video Express) — один из собственных форматов DVD, разработанный компаниями Digital Video Express (адвокатская фирма из Голливуда) и Circuit City. Этот формат прекратил свое существование 16 июня 1999 года, т.е. меньше чем через год после того, как был представлен.

В настоящее время данное название используется для открытого стандарта кодирования DVD-видео. Однако оно не имеет ни малейшего отношения к исходному формату DIVX.

Совместимость накопителей DVD

Когда накопители DVD впервые появились на рынке, они рекламировались как полностью совместимые с носителями CD-ROM. Правда, это относилось только к промышленно выпускаемым компакт-дискам, и далеко не всегда было справедливо по отношению к носителям CD-R или CD-RW. К счастью, существуют стандарты, позволяющие определить совместимость приобретаемого накопителя DVD. К ним относятся MultiRead, применяемый для компьютерных дисководов, и MultiPlay, используемый для специализированных автономных устройств, таких как проигрыватели DVD-Video и CD-DA. Спецификации MultiRead будет посвящен отдельный раздел.

Воспроизведение DVD-фильмов на ПК

Почти все накопители DVD-ROM и дисководы DVD с возможностью перезаписи (за исключением некоторых моделей DVD-RAM) включают в комплект поставки программу воспроизведения DVD, например MyDVD или SoftDVD. Эти программы позволяют работать с DVD-фильмами точно так же, как и при воспроизведении цифровых дисков на DVD-плеере. Практически все современные наборы микросхем системной логики компаний ATI и NVIDIA поддерживают декодирование сигнала MPEG-2 на аппаратном уровне. Если частота процессора компьютера превышает 1 ГГц, можно не покупать отдельную плату декодера MPEG-2.

Защита от копирования дисков формата DVD

В видеодисках используется несколько уровней защиты, которые в основном определяются ассоциацией DVD Copy Control Association (DVD CCA) и компанией Macrovision. Защита от нелегального копирования обычно применяется только в дисках DVD-Video, но совершенно не относится к программному обеспечению DVD-ROM. Например, существующая защита не позволит скопировать фильм “Матрица”, но никак не повлияет на DVD- энциклопедию или какое-либо другое программное обеспечение, распространяемое на дисках DVD-ROM.

Следует заметить, что практически все существующие системы защиты уже были “взломаны”, т.е. некоторые дополнительные затраты или соответствующее программное обеспечение позволят снять защиту и скопировать тот или иной DVD на цифровой (жесткий диск, DVD+RW, CD-R/RW и т.п.) или аналоговый (например, видеокассеты VHS) носитель.

Системы защиты, на создание которых было затрачено немало сил и средств, не могут реально противостоять железной хватке профессиональных бутлегеров, но в то же время не позволяют обычному пользователю сделать копию дорогого диска на законных основаниях.

Существуют следующие основные системы защиты, которые используются в DVD-Video:

У двд дисков бывают файловые системы iso, udf и boot - в чём между ними разница, какие у них минусы и плюсы?

. Формат UDF призван заменить ISO 9660.
. DVD также может использовать ISO 9660, но файловая система UDF является более подходящей для них, так как имеет поддержку больших носителей и лучше подходит для современных операционных систем.
. ISO 9660 имеет некоторые ограничения, которые делают его несовместимым с DVD, CD-RW и другими новыми форматами дисков. UDF разработан так, чтобы избавить от этих ограничений. UDF позволяет дозаписывать файлы на CD-R или CD-RW дисках, один файл одновременно, без существенных потерь дискового пространства, используя метод пакетной записи. Также UDF учитывает возможность выборочного стирания некоторых файлов на перезаписываемых носителях CD-RW, освобождая место на диске. В стандарте ISO 9660 такое не предусмотрено. UDF также лучше подходит для DVD, так как имеет лучшую поддержку для дисков большого объёма — в частности ISO 9660 не поддерживает файлы размером более 2 Гб.

смотря для каких целей нужен диск. Исходя из них надо выбирать файловую систему
оценивать лучше/худе iso/boot - всё равно что сравнивать порше и камаз - что лучше

За последние годы приводы CD-RW стали привычными для всех пользователей. Практически любой новый ПК продается с CD-RW (или комбо CD-RW+DVD-ROM) в комплекте. Более того, многие напрочь отказались от использования 3.5-дюймовых дискет. Производители современных ноутбуков уже не комплектуют свои продукты флоппи-дисководами, магнитные накопители информации ушли в прошлое.

В то же время приводы CD-RW давно достигли своего технологического совершенства. Максимальную скорость записи решили не увеличивать до 72х (разве что в редких моделях с несколькими лазерами) и поставили финальную точку на 52х скорости. Пиковая скорость перезаписи составляет 32х и, судя по всему, увеличиваться не будет. Объем компакт-дисков, в силу своих технологических особенностей, не может превышать 750-800 Мб. И если пару лет назад главным достоинством компакт-дисков была их емкость, то сейчас это их главный недостаток. Именно поэтому диски формата DVD обретают все большую популярность на наших просторах.

Что такое DVD?

DVD - формат записи дисков. В отличие от CD, он обладает большей плотностью размещения данных, возможностью двухслойной записи и более совершенной защитой лицензионных дисков от пиратских копий. На данный момент название DVD - не более чем "звучный" набор букв. Однако в 1995 году аббревиатуру DVD расшифровывали, как Digital Video Disk (Цифровой Видеодиск). Дело в том, что DVD изначально разрабатывали для смены устаревшего VHS-формата, и предназначался он в основном для комфортного просмотра фильмов. Спустя некоторое время было решено оптимизировать диски DVD не только для мультимедийного использования, но и для компьютеров, в качестве носителя информации. Поэтому приняли решение изменить название формата, не меняя аббревиатуры. Таким образом, DVD из Digital Video Disk превратился в Digital Versatile Disk (Цифровой Универсальный Диск). Но название не "прижилось" и аббревиатура DVD стала просто набором букв.

История формата DVD

Первая официальная информация о разработке DVD появилась весной 1995 года. Ее обнародовали 10 крупных компаний (Pioneer, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Sony, Hitachi, JVC, Time Warner, Thomson и Toshiba), принимавших участие в разработке формата. Во избежание войны стандартов, эти компании объединились в так называемый DVD Consortium. Главными его задачами были: продвижение формата на рынке, согласованная разработка новых спецификаций и лицензирование предприятий, записывающих информацию на DVD. Два года спустя, в 1997 году, был создан DVD-форум. Его задачи были такие же, как и у DVD консорциума. На данный момент насчитывается около 200 официальных членов DVD-форума. Все они заинтересованы в развитии формата и участвуют в разработках новых, более совершенных форматов вроде Blue-ray, EVD или HD DVD.

DVD снаружи и изнутри

Внешне диски DVD практически невозможно отличить от обычных CD. Они имеют одинаковые размеры и внешне очень похожи друг на друга. Однако прочесть диск DVD на обычном CD-приводе уже не удастся. Для этого понадобится привод с поддержкой DVD-формата, который, кстати, без проблем читает обычные компакт-диски.

Вся информация на DVD хранится в файловой системе MicroUDF (Micro Universal Disk Format). Ее официально утвердили в 2000 году. MicroUDB поддерживает носители большой емкости и файлы больших размеров. Имена файлов записываются в формате unicode, что обеспечивает совместимость DVD со всеми операционными системами для ПК, а также с разнообразной бытовой техникой.

Существенным отличием DVD от CD является возможность двухслойной записи дисков. На одном одностороннем диске (бывают и двухсторонние, с информационной поверхностью на каждой стороне) можно хранить в два раза больше информации. Оба слоя имеют отражающую поверхность, только один из них обладает высокой прозрачностью (до 40%). При записи/чтении луч просто меняет фокусировку, что позволяет не попадать на оба слоя одновременно.

DVD-5 - односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гб;
DVD-9 - односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гб;
DVD-10 - двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гб;
DVD-14 - двухсторонний диск: на одной стороне - один слой, на другой - два; емкость - 13,24 Гб;
DVD-18 - двухсторонний двухслойный диск емкостью 17 Гб.

Самые распространенные диски - DVD-5 и DVD-10. Остальные имеют меньшую популярность в силу большей стоимости и меньшей распространенности соответствующих производственных линий. Сегодня на прилавках магазинов не трудно найти любой тип дисков.

Защита DVD

Для защиты DVD-дисков от внешних повреждений и царапин поверхности был предусмотрен дополнительный прозрачный пластиковый слой. Он наносится поверх информационной отражающей поверхности и не препятствует чтению диска.

В разных странах премьеры одних и тех же фильмов проходят в разное время. И поскольку издателям фильмов нет интереса в появлении фильма там, где еще не было его премьеры, было принято решение ввести так называемое зонирование.

Канада и США;
Япония, Европа, Южная Африка, Ближний Восток;
Юго-восток Азии, Восточная Азия;
Австралия, Новая Зеландия, Тихоокеанские острова, Карибские острова, Южная и Центральная Америка;
Территория бывшего СССР, Индийский полуостров, основная часть Африки;
Китай;
Зарезервированная зона;
Экстерриториальная зона: самолеты, лайнеры, пароходы. ;

В пятой зоне, как видите, поместили Россию, Украину, Белоруссию и еще множество стран, по иронии судьбы - с высоким уровнем пиратства.

Информация на DVD-диске зашифрована под определенный регион. Приводы также шифруются под регион, в который их завезли. При чтении диска привод сверяет совпадение регионов на приводе и диске и, в зависимости от результата, продолжает или не продолжает читать диск дальше. Есть также мультизонные приводы и проигрыватели, которые не привязаны к определенному региону. Сейчас, правда, они встречаются редко, но все же их найти реально. Так называемые "залоченные" устройства (настроенные на чтение дисков только одной зоны) можно изменить на мультизонные в том случае, если он "умеет" менять зону (как правило, разрешается ее менять до 5 раз). Установите нулевую зону, и ваш привод станет мультизонным. Иногда встречаются новые прошивки для приводов, которые отключают зональную зависимость. Но прошивать такие устройства намного опаснее чем, к примеру, материнские платы.

В дисках DVD также используется технология защиты CSS (Content Scrambling System) - цифровая защита от копирования. Чтобы диск нельзя было скопировать на ПК, вся информация на нем кодируется. Причем для расшифровки понадобится ключ из двух частей. Одна из них находится на диске, вторая запрограммирована в приводе. При записи информации на ПК просмотреть фильм будет просто невозможно, хотя данные скопируются без проблем. Обойти такую защиту можно с помощью специального ПО.

И, наконец, последний способ защиты - аналоговая защита от записи. Принцип работы APS (Analogue Protection System) заключается в том, что при воспроизведении фильма специально создаются помехи. И если вы записываете фильм на другой проигрыватель, изображение будет сильно искажено. Настолько сильно, что посмотреть фильм уже не получится.

Особенности DVD Video

Как известно, технология DVD задумывалась с целью улучшить качество просмотра фильмов. Диски DVD-Video встречаются в каждом магазине. А многие новые фильмы выходят только на DVD. Чем же они отличаются от обычных Video-CD, кроме большей емкости диска? Внешне DVD-диски с фильмами отличаются упаковкой прямоугольной формы, выполненной в виде книжечки. С каждой стороны упаковки нанесено качественное изображение высокого разрешения и текст с информацией о фильме. Внутри коробки может быть один или два диска. Иногда на втором диске содержатся видеоролики с фрагментами о съемках фильма, интервью с режиссером, история фильма/кинокомпании и т.д.

На каждом диске с фильмом находится свое уникальное меню, в котором производятся настройки его просмотра;
На диске может быть несколько звуковых дорожек с переводами на разные языки;
Каждая звуковая дорожка может быть записана в качественных форматах с поддержкой Dolby Surround для многоканальных акустических систем;
Субтитры на нескольких языках;
Официально длина фильма ограничивается 135 минутами видео высокого качества. Но на самом деле все зависит от типа диска, его емкости и настроек алгоритма сжатия. Чем больше объем диска - тем более продолжительный фильм на него поместится;
Меню на диске позволяет отключать/включать субтитры, выбирать язык воспроизведения и переходить к выбранному эпизоду фильма.

В рамках этого материала мы обдуманно не останавливаемся на спецификациях стандарта DVD Audio, поскольку этот разговор требует серьезной отдельной статьи.

Стандарты записи дисков DVD

DVD-R (DVD Recordable - записываемый DVD)

DVD-R - самый первый стандарт записи DVD. Он был разработан в 1997 году компанией Pioneer и во многом схож с CD-R. Его можно записать один раз, мультисессионные DVD-R можно только дописывать. Стандарт DVD-R без преувеличения можно считать универсальным для всех DVD-устройств. 4,7-гигабайтные диски появились не сразу. Сначала диск DVD-R мог вмещать 3,95 Гб. Компания Pioneer заверяет, что диски стандарта DVD-R могут хранить информацию сроком до 100 лет.

DVD-RW (DVD ReWritable - перезаписываемый DVD)

Принцип работы DVD-RW аналогичен DVD-R.Отличия лишь в том, что в DVD-RW используется поверхность с возможностью многократно менять свою отражающую способность. Данный стандарт также разрабатывался компанией Pioneer. Однако DVD-RW совместим далеко не со всеми DVD-устройствами. Дело в том, что мощности лазера старых приводов не хватает для отражения от поверхности диска. Вследствие чего диск читается некорректно или вообще не распознается. Как утверждают производители дисков, их можно перезаписывать до 1000-1500 раз.

В отличии от DVD-R, диски DVD+R имеют два информационных слоя. На дисках DVD+R находятся две информационных поверхности из разных материалов, с разными отражающими способностями. Многие современные приводы поддерживают функцию записи двухслойных дисков.

DVD+RW

Как это ни удивительно, но стандарт DVD+RW появился раньше, чем DVD+R. Его разработали несколько членов DVD-форума, включая Microsoft. С самого начала (1997 год) объем дисков DVD+RW составлял 2,8 Гб, затем 4,7 Гб. Принцип использования дисков аналогичен DVD-RW, однако они были несовместимы из-за разных материалов отражающего слоя и разных способов записи. Приводы, поддерживающие DVD+RW, производят такие компании как SONY, Philips, HP и Microsoft.

DVD-RAM (DVD Random Access Memory - перезаписываемый DVD)

Стандарт DVD-RAM появился в 1998 году. Его разработали компании Panasonic, Hitachi и Toshiba. Изначально DVD-RAM вмещал 2,6 Гб, сейчас - до 9,4 Гб. Из-за нестандартной конструкции (диски помещены в специальный картридж, для защиты от физических повреждений) диски DVD-RAM несовместимы с современными DVD-устройствами. Но зато такие диски можно перезаписать намного больше раз, чем DVD-RW и DVD+RW - не менее 100000 раз. Информация на DVD-RAM может храниться до 30 лет.

Разумеется, в случае возможности работы с 2-слойными дисками (DL - Dual Layer) производители ставят дополнительные пометки на логотипах таких устройств.

Устройства для чтения и записи DVD

Компьютерные DVD-приводы

Combo CD-RW+DVD-ROM. Комбо-приводы уже давно "прижились" в компьютерах многих пользователей. Покупать два отдельных привода (CD-RW и DVD-Rom) обходится в 1,5 раза дороже, нежели один привод "два в одном". При выборе такого привода обратите внимание на его характеристики. Бывает, что расширение возможностей чтения дисков отражается на скорости записи, которая иногда меньше, чем у аналогичных приводов.

Записывающий DVD-привод. Как вы знаете, бывают двухслойные и однослойные DVD-диски. Выбирая DVD-рекордер, конечно же, будет более дальновидным потратиться на вариант с возможностью записи двухслойных дисков. При покупке уточните, отключена ли в приводе зональная защита. Бывает, что производители DVD-приводов (не только записывающих, но и DVD-Rom), поставляя привод в пятую зону с высоким уровнем пиратства, отключают те способы защиты, которые обычно "вшиты" в привод. Если защита не отключена, возможно, придется сделать это вручную. Иногда встречаются новые неофициальные прошивки, которые отключают зональную зависимость приводов.

При выборе DVD-привода для ПК не полагайтесь только на мои советы. Внимательно просмотрите тесты и посоветуйтесь со специалистами нашего форума.

Бытовые DVD-устройства

DVD-плееры. Все DVD-плееры, без исключения, поддерживают формат DVD-Video. Многие производители этих плееров включают в свои устройства поддержку VideoCD формата Mpeg4 и музыки в формате MP3. Встречается также такая экзотика, как просмотр jpg-картинок. Если у вас осталось много старых видеокассет, а VHS-проигрыватель решили заменить на DVD, можете взять комбинированный плеер и для кассет, и для дисков.

Портативные DVD-плееры. Эти устройства внешне очень напоминают ноутбуки. Портативные DVD-плееры придумали для тех, кто много времени проводит в дороге или часто ездит по командировкам. Эти устройства представляют собой DVD-плеер со встроенным ЖК-дисплеем небольшого размера (7-9 дюймов) и несколькими динамиками. Для управления меню предусмотрено несколько кнопок. Как правило, такие плееры имеют малые габариты и вес.

Программы для работы с DVD

Программы для записи дисков

Своей популярностью комплекс программ для работы с дисками Nero обязан, в первую очередь, продуманному маркетингу. Ведь практически все коробочные версии CD/DVD-приводов комплектуются программой Ahead Nero Express, адаптированной под этот привод. В комплект полной версии Nero входит такой набор программ: утилита распознавания дисков, отображения информации о приводе и болванке, дизайнер наклеек и закладок для диска, собственно программа для записи дисков, а также утилита для комплексного теста привода. Кстати говоря, тест привода здесь реализован довольно неплохо. Утилита для записи дисков может быть в двух вариантах: Nero Express (упрощенный) и Nero Burning Rom (для профессионалов). Упрощенный вариант отличается простым интерфейсом, с которым справится даже младенец, и малым количеством возможностей. Burning Rom более функционален и имеет возможность подключения огромного количества плагинов.

Существует две версии программы CD-Clone - для обычных дисков и для DVD. Программа умеет записывать диски и делать их образы. Также в ней есть возможность обходить некоторые способы защиты дисков. В основном CD-Clone используют для создания образов дисков, потому как возможностей и параметров для записи дисков в ней очень мало.

Программа DVD X Copy Platinum понадобится для полного копирования дисков DVD-Video, то есть фильмов. Программа копирует не только сам фильм, но и меню, все звуковые дорожки и титры. Интерфейс программы приятен и интуитивно понятен, что позволит легко настроить ее и записать образ фильма на жесткий диск. К сожалению, копии можно делать только с дисков объемом 4,7 Гб. Сохранить фильм можно только на жесткий диск. Скорее всего, в обновленной версии программы будут расширенные возможности. Будем ждать обновлений…

Программы для обхода некоторых способов защиты

Как можно догадаться из названия, программа StarFuck предназначена для обхода защиты дисков StarForce. Программа поддерживает все версии защиты StarForce и, помимо дисков, может работать с их образами. К интерфейсу придется привыкать - текст кнопок трудно читается и не сразу можно понять, на какую кнопку нажать.

Снимает защиту с DVD-дисков и может записать информацию, скажем не как DVD-Video, а просто как набор файлов. Такой способ записи дисков поможет избавиться от зональной защиты. Есть в этой программе еще несколько полезных функций: запись защищенных образов на чистую болванку, отображение информации о приводе, смена зоны на "залоченных" приводах, взлом CSS и прочие возможности. Очень радует, что при таком обилии возможностей программа абсолютно бесплатна и занимает менее одного мегабайта.

Будущее DVD-формата

На смену DVD в недалеком будущем придет Blue-Ray и другие форматы нового поколения. Диски Blue-Ray имеют меньшее расстояние между соседними дорожками - 0,32 микрон. Это позволило увеличить объем одностороннего диска до 30 Гб. Стандарт Blue-Ray disc поддерживают более десяти крупнейших компаний, в том числе Sony, Hitachi, LG, Thomson, Philips, NEC и другие. Для записи таких дисков понадобится привод с лазером более коротковолнового - "синего" диапазона (405 нм. DVD-приводы имеют "красный" лазер с длиной волны 650 нм).

Еще одна реальная альтернатива будущего - поддержанный DVD Forum стандарт HD-DVD, разработанный Toshiba и NEC. При использовании стандарта HD-DVD емкость диска увеличивается до 15 Гб на слой, при этом для выпуска таких дисков требуется лишь небольшая доработка оборудования. Своеобразный недостаток стандарта (если так можно выразиться) - в менее широкой его индустриальной поддержке. В то же время в Китае разрабатывается новый вид носителей - EVD (Enhanced Versatile Disk - Улучшенный Универсальный Диск). Скорее всего, EVD будут продвигать только на китайском рынке. Использоваться он будет только для видео.

По стандарту диски могут быть разбиты на логические разделы, но мы будем рассматривать диски с одним разделом.

Как вы знаете из предыдущих лекций: блоки записываются последовательно; по спирали; сектора по 2352 байта.

Порядок записи информации:

Каждый CD-ROM начинается с 16 блоков (неопределенных ISO 9660), эта область может быть использована для размещения загрузчика ОС или для других целей.

Дальше один блок основного описателя тома - хранит общую информацию о CD-ROM, в нее входит:
- идентификатор системы (32байта)
- идентификатор тома (32байта)
- идентификатор издателя (128байт)
- идентификатор лица, подготовившего данные (128байт)
- имена трех файлов, которые могут содержать краткий обзор, авторские права и библиографическая информация.
- ключевые слова: размер логического блока (как правило 2048, но могут быть 4096, 8192 и т.д.); количество блоков; дата создания; дата окончания срока службы диска.
- описатель корневого каталога (номер блока содержащего каталог).

Могут быть дополнительные описатели тома, подобные основному.

Каталоговая запись стандарта ISO 9660.

Расположение файла - номер начального блока, т.к. блоки располагаются последовательно.

L - длина имени файла в байтах

Имя файла - 8 символов, 3 символа расширения (из-за совместимости с MS-DOS). Имя файла может встречаться несколько раз, но с разными номерами версий.

Sys - поле System use (используется различными ОС для своих расширений )

Порядок каталоговых записей:

Описатель самого каталога (аналог ".")

Ссылка на родительский каталог (аналог "..")

Остальные записи (записи файлов) в алфавитном порядке

Количество каталоговых записей не ограничено, но ограничено количество вложенности каталогов - 8.

В стандарте ISO 9660 определены три уровня ограничений:

имена файлов и каталогов до 31 символа

- имена файлов и каталогов до 31 символа
- файлы могут быть не непрерывными, состоять из разделов

3.1.2 Рок-ридж расширения для UNIX

Это расширение было создано, чтобы файловая система UNIX была представлена на CD-ROM.

Для этого используется поле System use.

Расширения содержат следующие поля:

PX - атрибуты POSIX (стандартные биты rwxrwxrwx, (чтение, запись, запуск) (владелец, группа, все) )

PN - старший и младший номер устройств (чтобы можно было записать каталог /dev, который содержит устройства)

SL - символьная связь

NM - альтернативное имя, позволяет использовать произвольные имена, без ограничений

CL - расположение дочернего узла (чтобы обойти ограничение на вложенность каталогов)

PL - расположение дочернего узла (чтобы обойти ограничение на вложенность каталогов)

RE - перераспределение (чтобы обойти ограничение на вложенность каталогов)

TF - временные штампы (время создания, последнее изменение , последний доступ)

3.1.3 Joliet расширения для Windows

Это расширение было создано, чтобы файловая система ОС Windows 95 была представлена на CD-ROM.

Для этого используется поле System use.

Расширения содержат следующие поля:

Длинные имена файлов (до 64 символов)

Набор символов Unicode (поддержка различных языков)

Преодоление ограничений на вложенность каталогов

Имена каталогов с расширениями

3.1.4 Romeo расширения для Windows

Стандарт Romeo предоставляет другую возможность записи файлов с длинными именами на компакт-диск. Длина имени может составлять 128 символов, однако использование кодировки Unicode не предусмотрено. Альтернативные имена в этом стандарте не создаются, поэтому программы MS-DOS не смогут прочитать файлы с такого диска.

Вы можете выбрать стандарт Romeo только в том случае, если диск предназначен для чтения приложениями Windows 95 и Windows NT.

3.1.5 HFS расширения для Macintosh

Иерархическая файловая система компьютеров Macintosh, не совместима ни с какими другими файловыми системами и называется Hierarchical File System (HFS).

3.1.6 Файловая система UDF (Universal Disk Format)

Изначально созданная для DVD, с версии 1.50 добавили поддержку CD-RW и CD-R.

Эта файловая система позволяет дописывать диски, а также поддерживает большие размеры файлов и длинные имена файлов.

3.2 Файловая система CP/M

CP/M (Control Program for Microcomputers) - операционная система, предшественник MS-DOS.

В ее файловой системе только один каталог, с фиксированными записями по 32 байта.

Имена файлов - 8+3 символов верхнего регистра.

После каждой перезагрузки рассчитывается битовый массив занятых и свободных блоков. Массив находится постоянно в памяти (для 180Кбайтного диска 23 байта массива). После завершения работы, он не записывается на диск.

Каталоговая запись CP/M

Видно, что максимальный размер файла 16Кбайт (16*1Кбайт).

Для файлов размером от 16 до 32 Кбайт можно использовать две записи. Для до 48 Кбайт три записи и т.д.

Порядковый номер записи хранится в поле экстент.

Код пользователя - каждый пользователь мог работать только со своими файлами.

Порядок чтения файлов:

Файл открывается системным вызовом open

Читается каталоговая запись, из которой получает информацию о всех блоках.

Вызывается системный вызов read

3.2 Файловая система MS-DOS (FAT-12,16,32)

В первых версиях был только один каталог (MS-DOS 1.0).

С версии MS-DOS 2.0 применили иерархическую структуру.

Каталоговые записи, фиксированны по 32 байта.

Имена файлов - 8+3 символов верхнего регистра.

Порядок чтения файлов:

Файл открывается системным вызовом open, которому указывается путь к файлу (может быть абсолютным и относительным).

Файловая система открывает каталоги (согласно пути), считывает последний каталог в память.

Ищет описатель файла.

Читается дескриптор файла, из которого получает информацию о всех блоках.

Вызывается системный вызов read

Каталоговая запись MS-DOS, обратите внимание на пустые 10 байт, они будут задействованы в Windows 98

Атрибут архивный нужен для программ резервного копирования, по нему они определяют надо копировать файл или нет.

Поле время (16 разрядов) разбивается на три подполя:

секунды - 5бит (2^5=32 поэтому хранятся с точностью до 2-х секунд)

Поле даты (16 разрядов) разбивается на три подполя:

год - 7бит (начинается с 1980г, т.е. максимальный 2107г.)

Теоретически размер файлов может быть до 4Гбайт (32 разряда).

Все блоки файла в записи не хранятся, а только первый блок. Этот номер используется в качестве индекса для 64К (для FAT-16) элементов FAT-таблицы, хранящейся в оперативной памяти.

В зависимости от количества блоков на диске в системе MS-DOS применяется три версии файловой системы FAT:

FAT-32 - для адреса используются только 28 бит, поэтому правильнее назвать FAT-28

Размер блока (кластера) должен быть кратным 512 байт.

В первой версии MS-DOS использовалась FAT-12 с 512 байтовыми блоками, поэтому максимальный размер раздела мог достигать 2Мбайта (2^12*512байта).

С увеличением дисков, этого стало не хватать, стали увеличивать размер блоков 1,2 и 4 Кбайта (2^12) (при этом эффективность использования диска падает).

FAT-12 до сих пор применяется для гибких дисков.

16-разрядные дисковые указатели

Размеры кластеров 512, 1, 2, 4, 8, 16 и 32Кбайт (2^15)

Таблица постоянно занимала в памяти 128 Кбайт.

Максимальный размер раздела диска мог достигать 2Гбайта (2^16*32Кбайта).

Причем кластер в 32 Кбайта для файлов со средним размером в 1Кбайт, не эффективен.

Размеры кластеров 512, 1, 2, 4, 8, 16 и 32Кбайт

Максимальный размер раздела диска мог бы достигать 2^28*2^15, но здесь уже вступает другое ограничение - 512 байтные сектора адресуются 32-разрядным числом, а это 2^32*2^9, т.е. 2 Тбайта.

Максимальный размер раздела для различных размеров кластеров

Размер кластера, Кбайт

Из таблицы видно, что FAT-16 использовать не эффективно уже при разделах в 256 Мбайт, учитывая, что средний размер файла 1Кбайт.

3.2.4 Расширение Windows 98 для FAT-32

Для расширения были задействованы 10 свободных бит.

Формат каталоговой записи в системе FAT-32 с расширениями для Windows 98

Пять добавленных полей:

NT - предназначено для совместимости с Windows.

Sec - дополнение к старому полю время, позволяет хранить время с точностью до секунды (было 2 секунды)

Дата и время создания файла (Creation time)

Дата (но не время) последнего доступа (Last access)

Для хранения номера блока выделено еще 2 байта (16 бит), т.к. номера блоков стали 32-разрядные.

Основная надстройка над FAT-32, это длинные имена файлов.

Для каждого файла стали присваивать два имени:

Короткое 8+3 для совместимости с MS-DOS

Длинное имя файла, в формате Unicode

Доступ к файлу может быть получен по любому имени.

Если файлу дано длинное имя (или используются пробелы), то система делает следующие шаги:

берет первые шесть символов

преобразуются в верхний регистр ASCII, удаляются пробелы, лишние точки, некоторые символы преобразуются в "_"

добавляется суффикс ~1

если такое имя есть, то используется суффикс ~2 и т.д.

Короткие имена хранятся в в обычном дескрипторе файла.

Длинные имена хранятся в дополнительных каталоговых записях, идущих перед основным описателем файла. Каждая такая запись содержит 13 символов формата Unicode (для символа Unicode нужно два байта).

Формат каталогов записи с фрагментом длинного имени файла в Windows 98

Поле "Атрибуты" позволяет отличить фрагмент длинного имени (значение 0х0F) от дескриптора файла. Старые программы MS-DOS каталоговые записи со значением поля атрибутов 0х0F, просто игнорируют.

Последовательность - порядковый номер в последовательности фрагментов.

Длина имени файла ограничена 260 символами не из-за порядкового номера (1 байт), для номера используются только 6 бит 6х13=819 символов.

Контрольная сумма нужна для выявления ошибок, т.к. файл с длинным именем может удалить MS-DOS и создать новый, и тогда останутся не удаленные записи, которые "прилипнут" к новому файлу. Т.к. это поле один байт, есть вероятность 1/256 что Windows 98 не заметит подмены.

3.3 Файловая система NTFS

Файловая система NTFS была разработана для Windows NT.

64-разрядные адреса, т.е. теоретически может поддерживать 2^64*2^16 байт (1 208 925 819 Пбайт~1Йбайт(2 80 )).

Размеры блока (кластера) от 512байт до 64 Кбайт, для большинства используется 4Кбайта.

Поддержка больших файлов.

Имена файлов ограничены 255 символами Unicode.

Длина пути ограничивается 32 767 (2^15) символами Unicode.

Имена чувствительны к регистру, my.txt и MY.TXT это разные файлы (но из-за Win32 API использовать нельзя), это заложено на будущее.

Журналируемая файловая система, т.е. не попадет в противоречивое состояние после сбоев.

Контроль доступа к файлам и каталогам.

Поддержка жестких и символических ссылок.

Поддержка сжатия и шифрования файлов.

Поддержка дисковых квот.

Главная файловая таблица MFT (Master File Table) - главная структура данных в каждом томе, записи фиксированные по 1Кбайту. Каждая запись описывает один каталог или файл. Для больших файлов могут использоваться несколько записей, первая запись называется - базовой записью.

MFT представляет собой обычный файл (размером до 2^48 записей), который может располагаться в любом месте на диске.

Главная файловая таблица MFT, каждая запись ссылается на файл или каталог.

Первые 16 записей MFT зарезервированы для файлов метаданных. Каждая запись описывает нормальный файл, имена этих файлов начинаются с символа "$".

Каждая запись представляет собой последовательность пар (заголовок атрибута, значение).

Некоторые записи метаданных в MFT:

0) Первая запись описывает сам файл MFT, и содержит все блоки файла MFT. Номер первого блока файла MFT содержится в загрузочном блоке.

1) Дубликат файла MFT, резервная копия.

2) Журнал для восстановления, например, перед созданием, удалением каталога делается запись в журнал. Система не попадет в противоречивое состояние после сбоев.

3) Информация о томе (размер, метка и версия)

4) Определяются атрибуты для MFT записей.

6) Битовый массив использованных блоков - для учета свободного места на диске

7) Указывает на файл начальной загрузки

Атрибуты, используемые в записях MFT:

Стандартная информация - флаговые биты (только чтение, архивный), временные штампы и т.д.

Имя файла - имя файла в кодировке Unicode, файлы могут повторятся в формате MS-DOS 8+3.

Список атрибутов - расположение дополнительных записей MFT

Идентификатор объекта - 64-разрядный идентификатор файла, уникальный для данного тома.

Точка повторного анализа - используется для символьных ссылок и монтирования устройств.

Корневой индекс - используется для каталогов

Размещение индекса - используется для очень больших каталогов

Битовый массив - используется для очень больших каталогов

Поток данных утилиты регистрации - используется для шифрования

Данные - поточные данные, может повторяться, используется для хранения самого файла. За заголовком следует список дисковых адресов, определяющий положение файла на диске, если файл очень маленький (несколько сотен байт), то следует сам файл (такой файл называется - непосредственный файл).

Как привило, все данные файла не помещаются в запись MFT.

Дисковые блоки файлам назначаются по возможности в виде серий последовательных блоков (сегментов файлов). В идеале файл должен быть записан в одну серию (не фрагментированный файл), файл, состоящий из n блоков, может быть записан от 1 до n серий.

Запись MFT для 9-блочного файла, состоящего из трех сегментов (серий).
Вся запись помещается в одну запись MFT (файл не сильно фрагментирован).

Заголовок содержит количество блоков (9 блоков).

Каждая серия записывается в виде пары, дисковый адрес - количество блоков (20-4, 64-2, 80-3).

Каждая пара, при отсутствие сжатия, это два 64-разрядные числа (16 байт на пару).

Многие адреса содержат большое количество нулей, сжатие делается за счет убирания нулей в старших байтах. В результате для пары требуется чаще всего 4байта.

Если файл сильно фрагментирован, требуется несколько записей MFT.

Три записи MFT для сильно фрагментированного файла.
В первой записи указывается индексы на дополнительные записи.

Может потребоваться очень много индексов MFT, так что индексы не поместятся в запись. В этом случае список хранится не в MFT, а в файле.

Запись MFT для небольшого каталога

Поиск файла в каталоге по имени состоит в последовательном переборе имен файлов.

Для больших каталогов используется другой формат. Используется дерево В+, обеспечивающее поиск в алфавитном порядке.

3.3.1 Поиск файла по имени

При создании файла, программа обращается к библиотечной процедуре

Этот вызов попадает в совместно используемую библиотеку уровня пользователя kernel32.dll, где \??\ помещается перед именем файла, и получается строка:

Это имя пути передается системному вызову NtFileCreate в качестве параметра.

Этапы поиска файла C:\windows\readmy.txt

3.3.2 Сжатие файлов

Если файл помечен как сжатый, то система автоматически сжимает при записи, а при чтении происходит декомпрессия.

Берутся для изучения первые 16 блоков файла (не зависимо от сегментов файла).

При меняется к ним алгоритм сжатия.

Если полученные данные можно записать хотя бы в 15 блоков, они записываются в сжатом виде.
Если их можно записать только в 16 блоков, то они записываются в несжатом виде.

Алгоритм повторяется для следующих 16 блоков.

Запись MFT для предыдущего файла.

Как видно из рисунка, сжатие приводит к сильной фрагментации.

Чтобы прочитать сжатый блок системе придется распаковать весь сегмент. Поэтому сжатие применяют к 16 блокам, если увеличить количество блоков, уменьшится производительность (но возрастет эффективность сжатия).

3.3.3 Шифрование файлов

Любую информацию, если она не зашифрована, можно прочитать, получив доступ. Поэтому самая надежная защита информации от несанкционированного доступа - шифрование.

Даже если у вас украдут винчестер, прочесть данные не смогут (большинство не сможет).

Если файл помечен как шифрованный, то система автоматически шифрует при записи, а при чтении происходит дешифрация.

Шифрование и дешифрование выполняет не сама NTFS, а специальный драйвер EFS (Encrypting File System).

Каждый блок шифруется отдельно.

Читайте также: